水平井穿层压裂技术研究与应用

2016-09-07 03:56范猛大庆油田有限责任公司开发部
石油石化节能 2016年5期
关键词:葡萄花动用单井

范猛 (大庆油田有限责任公司开发部)



水平井穿层压裂技术研究与应用

范猛(大庆油田有限责任公司开发部)

大庆油田低丰度葡萄花层薄互层发育,采用常规水平井开发储量损失大、注采关系不完善。为此,打破传统压裂控缝高理念,通过压裂工艺参数优化,使人工裂缝沟通纵向储层,提高储层动用程度。对水平井穿层压裂技术原理进行了分析,对穿层压裂效果进行评价,探讨提高穿层压裂成功率的方法。现场试验165口井,穿层工艺成功率93%,单井纵向目的层小层动用率100%,与同区块常规压裂水平井对比,施工规模为0.97倍,而压后初期单井日增油为1.25倍,累计增油为1.26倍,取得了明显的增产效果,水平井可控穿层压裂技术实现了少井高产和难采储量的整体动用。

低渗透薄互葡萄花层;水平井穿层压裂;参数优化;效果对比

引言

大庆油田葡萄花油层以特低丰度、低渗透储量为主,同时薄互层发育,平均单井有效厚度2.5 m/ 3.1层。随着新开发区块储层条件的进一步变差,常规水平井开发储量损失大,同时薄互层钻水平井易出现出层现象,追求砂岩钻遇率导致井眼轨迹不平滑,给后期作业施工带来困难。以某X区块为例(图1),主力油层PI3层,采用常规水平井开发,纵向PI1、PI41、PI42、PI5无法动用,储量损失大。

1 技术原理

水平井穿层压裂技术原理:打破直井开发控缝高的理念束缚,通过施工排量、压裂液用量、支撑剂加入程序的参数优化,实现裂缝穿透泥岩隔层,沟通上下未钻遇储层,并形成有效的油流通道[2]。具体做法:纵向上,对于多层发育、隔层薄的区块,实施穿层压裂,提高储层动用程度;平面上,利用穿层裂缝,实现小层内的缝网匹配,完善注采关系(图2、图3)。

图1 某X区块葡萄花油层对比(南北向)

随着压裂技术的成熟和储层认识的加深,打破传统的控缝高压裂技术理念,通过参数优化,使人工裂缝沟通纵向储层,提高单井产量,完善注采关系,拓宽了水平井应用范围,为低丰度、低渗透葡萄花油层的有效动用,提供了有力的技术支撑[1]。

2 控制技术

2.1施工排量控制

大庆油田葡萄花层常规水平井压裂施工排量2.5~3.0 m3,裂缝高度5~8 m。统计某X区块储层发育情况,纵向跨距26 m,根据区块直井测井曲线计算储隔层应力,确定穿层上下隔层,优选施工排量3.5~4.5 m3(图4、图5)。

图2 纵向穿层示意图

图3 穿层后平面上井网示意图

图4 A井测井曲线和应力剖面分析

图5 施工排量与裂缝高度、净压力关系

2.2前置液比例控制

根据储层剖面特点,分析不同薄层上的净压力分布,根据边界层(即最上层、最下层)延伸所需要的净压力等,推算井底压力及施工压力,为施工参数的确定提供依据[3];通过模拟,分析不同施工排量等情况下裂缝高度及穿层层数,优化后前置液比例由30%提高到50%。

2.3加砂程序控制

优化人工裂缝导流能力与储层相匹配。分析隔层部位缝宽,模拟分析不同加砂浓度情况下地面压力波动特征,优化携砂液浓度,防止过液不过砂;优化加砂程序、加砂规模,确保裂缝达到设计的导流能力[4]。研究不同储层条件下、不同施工工况情况下加砂工艺(连续加砂、段塞加砂等),以及优化不同粒径支撑剂加入顺序及比例组合,确保铺砂效果(图6、图7)。

图6 常规压裂支撑缝宽示意图

图7 优化后支撑缝宽示意图

通过以上研究,确定葡萄花薄互储层人工裂缝穿层力学界限,形成葡萄花薄互层穿层压裂优化设计方法与控制工艺,为薄互储层水平井高效开发提供重要的理论基础。

3 应用效果

3.1多角度验证穿层压裂

1)微地震监测:为验证穿层压裂能否沟通相邻储层,在A井压裂时进行了井下微地震监测,从监测结果看,裂缝高度达到30 m,穿透了上下隔层(图8、图9)。

图8 邻井测井曲线

图9 A井裂缝形态监测

2)分段产能测试:B井压裂6段,其中第1段为泥岩段压裂,施工时各段加入不同的产能指示剂,压后测试表明,泥岩段产能贡献率达到12.4%,实现了可控穿层(图10)。

图10 B井各段产能对比

3.2穿层压裂提高了单井产量

不同区块现场试验165口井,穿层工艺成功率93%,单井纵向目的层小层动用率100%,与同区块常规压裂水平井对比,施工规模为0.97倍,而压后初期单井日增油为1.25倍,累计增油为1.26倍(表1)。

表1 穿层压裂区块水平井相同生产时间对比

3.3解决了常规水平井开发注采不完善问题

以M井为例,周围4口注水井,注水层位PI1、PI3、PI4、PI5、PI6,水平井动用主力层为PI4,其它层有注无采,利用水平井穿层压裂裂缝沟通相邻PI3、PI5、PI6层,使动用厚度由2.0 m增加到4.6 m,同时完善了注采关系。

4 结论

根据穿层压裂理论研究和实践经验,初步得出以下一些结论和认识:

1)针对葡萄花薄互储层,初步形成了薄互储层水平井分段可控穿层压裂工艺技术,为低丰度难采储量的有效规模动用提供了技术保障。

2)实施水平井分段可控穿层压裂,有效提高了葡萄花薄互储层储量动用程度和改造效果。

3)初步形成葡萄花层穿层压裂界限:储层自然伽玛值小于或等于120 API,单个隔层厚度小于或等于4 m,穿层个数小于或等于5个,穿层高度26 m。

[1]于海山,王剑,吴错.大庆外围油田葡萄花油层水平井压裂技术进展[J].油气藏评价与开发,2013,3(2):51-56.

[2]吴奇,兰忠孝.水平井双封单卡分段压裂技术[M].北京:石油工业出版社,2013:99-106.

[3]吕长宝.某油田水平井分段压裂工艺分析与评价[J].化学工程与装备,2013(6):104-105.

[4]许冬进,尤艳荣,王生亮,等.致密油气藏水平井分段压裂技术现状和进展[J].中外能源,2013,18(4):36-41.

(编辑巩亚清)

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10.3969/j.issn.2095-1493.2016.05.001

范猛,工程师,2006年毕业于大庆石油学院(油气储运专业),从事油井生产管理工作,E-mail:fanmeng@petrochina.com.cn,地址:大庆油田有限责任公司开发部生产管理科,163002。

2016-01-01

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